超疏水二氧化钛薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于薄膜材料技术领域，具体涉及一种超疏水二氧化钛薄膜及其制备方法。先通过阳极氧化、水热处理等方法来构造多孔二氧化钛薄膜的纳米结构，并在其表面自组装一层长链羧酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷，制备得超疏水二氧化钛薄膜。实验证明，本发明专利技术的二氧化钛薄膜具有非常优越的疏水性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于薄膜材料
，涉及一种。具体为一种通过阳极氧化、水热处理等方法来构造多孔二氧化钛薄膜纳米结构，并结合表面自组装制备超疏水二氧化钛薄膜。
技术介绍
超疏水性是指与水的接触角大于150°。由于其防污涂料、油水分离、无损传输等方面具有广泛的应用，近年来引起了众多科研工作的重视。一般来讲，超疏水表面主要通过构造粗燥的表面结构或者在对粗燥的表面进行修饰来获得。二氧化钛(TiO2)是一种独特的半导体材料，具有许多特殊的性质。例如它能够吸收紫外光，经过掺杂的TiO2甚至可以吸收可见光，是一种优良的光催化剂；它经过染料敏化能够有效地实现电荷分离，是一种理想的染料敏化纳米晶太阳能电池的光电极；它经过紫外光照射具有超亲水性(与水的接触角小于5°)，在防水防雾、自清洁领域得到了广泛的应用。但是，对于二氧化钛的研究，从未涉及超疏水性的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种。本专利技术提出的超疏水二氧化钛薄膜，由通过阳极氧化、水热处理构造的多孔二氧化钛薄膜纳米结构，并在其表面自组装一层长链羧酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷而组成。上述薄膜中所述的长链羧酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷的长链包括八个碳原子的直链烷基到十八个碳原子的直链烷基。薄膜的孔径为80-500nm。本专利技术的超疏水二氧化钛薄膜的制备方法包括多孔二氧化钛纳米结构的制备和表面自组装。本专利技术的多孔二氧化钛纳米结构的制备步骤为以氢氟酸的稀溶液为电解质，恒压氧化钛片0.5-12小时，或者以阳极氧化的钛片为模板，水热处理3-72h。本专利技术的表面自组装步骤为将多孔二氧化钛薄膜在含有1-4wt％长链羧酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷的甲醇溶液中浸泡10-15小时，经过乙醇洗涤后在130-150℃热处理2-6小时。上述方法中所述的长链羧酸，长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷的长链包括八个碳原子的直链烷基到十八个碳原子的直链烷基。实验证明，由本专利技术制备的二氧化钛薄膜具有优越的疏水性能。附图说明图1氧化电压为30V，氧化时间为0.5h的多孔二氧化钛薄膜的场发射扫描电子显微镜照片图2氧化电压为30V，氧化时间为0.5h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层辛酸后的静态接触角照片，接触角为153.6°。图3氧化电压为30V，氧化时间为12h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层十八碳酸后的静态接触角照片，接触角为153°。图4经过水热处理3h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层辛基硅氧烷后静态接触角照片，接触角为152.8°。图5经过水热处理6h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层十八烷基硅氧烷后静态接触角照片，接触角为152.1°。图6经过水热处理12h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层辛基全氟硅氧烷后静态接触角照片，接触角为151.4°。图7经过水热处理36h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层十八烷基全氟硅氧烷后静态接触角照片，接触角为152.1°。图8经过水热处理72h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层十八烷基全氟硅氧烷后静态接触角照片，接触角为151.7°。具体实施例方式实施例1在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片0.5h，立即从电解液中取出用去离子水洗涤干燥即可，薄膜呈现淡黄色，SEM照片如图1所示，水滴在该多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层辛酸后的静态接触角照片如图2所示。实施例2在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片12h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层十八碳酸后的静态接触角照片如图3所示。实施例3在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片6h，将经过洗涤干燥的阳极氧化二氧化钛的薄膜水热处理3h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜表面自组装一层辛基硅氧烷后的静态接触角照片如图4所示。实施例4在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片6h，将经过洗涤干燥的阳极氧化二氧化钛的薄膜水热处理6h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜表面自组装一层十八烷基硅氧烷后的静态接触角照片如图5所示。实施例5在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片12h，将经过洗涤干燥的阳极氧化二氧化钛的薄膜水热处理12h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜表面自组装一层辛基全氟硅氧烷后的静态接触角照片如图6所示。实施例6在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片2h，将经过洗涤干燥的阳极氧化二氧化钛的薄膜水热处理36h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜表面辛基全氟硅氧烷的静态接触角照片如图7所示。实施例7在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片2h，将经过洗涤干燥的阳极氧化二氧化钛的薄膜水热处理72h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜表面十八烷基全氟硅氧烷的静态接触角照片如图8所示。权利要求1.一种超疏水二氧化钛薄膜，其特征在于是由阳极氧化、水热处理构造的多孔二氧化钛薄膜纳米结构，并在其表面自组装一层长链羧酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷而组成。2.根据权利要求1所述的超疏水二氧化钛薄膜，其特征在于所述长链羟酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷的长链为含8个碳原子的直链烷基到18个碳原子的直链烷基。3.根据权利要求1所述的二氧化钛薄膜，其特征在于孔径为80-500nm。4.一种如权利要求1所述的疏水二氧化钛薄膜的制备方法，其特征在于包括(1)以氢氟酸的稀溶液为电解质，恒压氧化钛片0.5-12小时，或者以阳极氧化的钛片为模板，水热处理3-72小时，得到多孔二氧化钛薄膜纳米结构；(2)将多孔二氧化钛薄膜在含有1-4wt％长链羧酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷的甲醇溶液中浸泡10-15小时，经过乙醇洗涤后在130-150℃热处理2-6小时，自组装制得超疏水二氧化钛薄膜。全文摘要本专利技术属于薄膜材料
，具体涉及一种。先通过阳极氧化、水热处理等方法来构造多孔二氧化钛薄膜的纳米结构，并在其表面自组装一层长链羧酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷，制备得超疏水二氧化钛薄膜。实验证明，本专利技术的二氧化钛薄膜具有非常优越的疏水性能。文档编号C09K3/18GK1654336SQ20051002353公开日2005年8月17日 申请日期2005年1月24日 优先权日2005年1月24日专利技术者周治国, 李富友, 黄春辉, 宋群梁 申请人:复旦大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超疏水二氧化钛薄膜，其特征在于是由阳极氧化、水热处理构造的多孔二氧化钛薄膜纳米结构，并在其表面自组装一层长链羧酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷而组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周治国，李富友，黄春辉，宋群梁，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]